临江深基坑施工难点的研究及对策

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

上海新建海航总部办公楼项目位于浦明路与浦电路交界处，临近黄浦江滨江绿地，占地面积20 832.9 m2，总建筑面积为87 943 m2。项目地下3层，地上主楼20层（建筑高度89.90 m）和裙楼5层。

场地东侧浦明路为市政道路，北侧为保利地产项目，南侧为空地，西侧距黄浦江江岸最近处40.00 m，江岸为人工直立防汛墙，紧邻基坑9 m处为防汛通道。

基坑普遍区域开挖深度为14.70 m，局部深坑开挖深度为18.6 m。基坑围护采用厚800 mm“两墙分离”地下连续墙（长度26.5～29.5 m），地下连续墙两侧槽壁加固采用φ850 mm三轴搅拌桩。

2 基坑土体加固措施

1）地下障碍物较多，坑内加固由三轴搅拌桩改为高压旋喷桩。由于场地原为煤炭堆场，场地下方存在大量建筑物基础，深度在地下2～5 m，只能采用机械掏除。由于高压旋喷桩机械较小，遇工程桩间隔时移动方便，且施工占地少，能很好地适应现有施工场地狭窄的不利条件，既减小了施工机械碰撞事故的发生，又避免了三轴搅拌桩置换率高对土体的不利影响[1,2]。

2）考虑到基坑安全，坑边高压旋喷桩加固由跳打改为采用裙边封闭加固。保利项目与本项目基坑施工工期存在交叉重叠，同时本项目基坑北侧与保利项目基坑南侧接近于平行，距离为12～20 m，因此必须考虑保利项目施工对本项目基坑施工的不利影响。我方基坑开挖阶段，保利项目也将进入施工期。根据基坑的影响范围为开挖深度的2～3倍，两基坑在施工期间将出现互相影响、变形相叠加的不利工况，北侧围护体和工程桩施工带来的挤土效应、大量堆载和频繁走车引起的附加荷载，以及基坑开挖后土体突然卸载等都会对本基坑施工造成极大的影响，风险难以预测。考虑到本项目基坑周边环境复杂，且相邻基坑同步施工带来的不利影响，故项目技术人员提出对我方基坑其中三侧（东侧浦明路、西侧黄浦江、北侧保利基坑）进行满堂裙边加固，既保证安全，又考虑到经济性（图1、 图2）。

图1 初版被动区土体加固布置示意

图2 修改后的裙边加固 布置示意

3 基坑承压水降水

根据布设的承压水观测孔内实测数据显示，勘察期间⑦层内的承压水水头埋深在6.90～7.10 m之间。因此我们在初始方案中设置7口降压井、6口观测井，深度为35 m。但根据首次降压井抽水试验数据，由于本项目西侧距黄浦江江岸最近处40.00 m，场内承压水位受黄浦江潮汐影响较为明显，回涨幅度在30～80 cm之间，存在较大风险[3]。

为此，我们决定调整降压井的位置、数量及深度。第1次抽水试验的降压井与观测井深度为35.0 m，滤管长度为6 m。单井降水时水位降深最大为0.85 m，而潮汐影响观测井水位恢复最大幅度也在0.80 m。为了降低潮汐影响的幅度，我们将原单井水位降深的幅度提高1倍，将降压井滤管长度改为12.0 m，井深度为41.0 m。

根据第1次抽水试验结果，单井抽水最大水位降深为0.85 m，两井抽水最大水位降深为1.16 m。根据原降水设计方案，场地内局部落深坑水位降深为1.54～5.83 m，故原方案不足以满足基坑开挖时抗突涌稳定性要求。根据试验结果计算，坑内最少需要7口降压井才能满足基坑减压降水的需求。

考虑到坑内落深坑较分散，在原有减压降水设计方案的基础上考虑增加1口坑内降压井，并根据深坑位置将降压井进行调整。故此，坑内共布设8口降压井（Y1～Y8），其中Y2、Y4井深度为35.0 m，其余为41.0 m。布设3口观测井，其中YG3井深度为35.0 m，YG1、YG2井深度为41.0 m。布设2口坑外观测井YG4、YG5，井深度仍为35.0 m。其中主楼位置集中布设Y1～Y4、Y6、YG3，以满足深坑区域特殊的降水需求（图3）。

图3 优化后的降压井平面布置示意

根据优化后的减压降水方案，再次进行降水试验，试验过程中，各观测井均有明显的水位降幅，其中邻近最深落深坑的2口观测井中，Y1最大水位埋深为10.63 m，降深达4.58 m；YG3最大水位埋深为10.25 m，降深达4.03 m。其余各观测井最大水位埋深均达到8.0 m。（以上水位埋深均以井口计，实际井口落低场地地面1.0 m以上）。2次数据对比表明，调整后达到了预期的效果，满足了降水的要求（图4）。

4 支撑栈桥布置及土方开挖

本工程基坑面积较大，基坑边线距离红线3～7 m，工期紧张，为保证总体进度要求，需要设置混凝土支撑栈桥来确保基坑土方开挖安全及场地交通运输，如何优化栈桥，加快挖土速度，确保现场安全、快速、有序施工显得尤为重要[4]。为此，我们精心策划了支撑栈桥施工顺序及土方开挖流程。

图4 试验过程各观测井水位过程曲线

4.1 工况一：首层土方开挖及混凝土支撑施工

首层土方开挖采取大开挖，开挖标高+2.7～+4.2 m（绝对高程），开挖深度1.5 m，总土方量27 000 m3，支撑区域开挖至+2.6 m。第1道混凝土支撑分西半区和东半区2个区域施工，在首层土方西区完成开挖后开始“井”字形混凝土支撑西半侧区域施工，首层土方东区完成开挖后开始“井”字形混凝土支撑东半侧区域施工，如图5所示。

图5 首层土方开挖及支撑栈桥施工示意

4.2 工况二、工况三：第2、3层土方开挖及支撑施工

1）当第1道支撑、栈桥混凝土强度达到设计强度的80%，而且坑内降水维持正常，基坑监测值在警戒范围以内的情况下，开始第2次土方开挖。

2）第2、3层土方开挖采取盆式开挖，开挖标高分别为+2.70～-2.95 m（绝对高程，下同）和-2.95～-7.25 m。

3）第2、第3道支撑根据盆式开挖流程，先形成中部“回”字形，再形成东西向对撑，然后形成南北向对撑，最后形成角撑，土方分区开挖平面如图6所示。

5 混凝土支撑栈桥切割拆除

本工程混凝土支撑栈桥切割拆除有以下难点：

1）拆除工程量较大，地下室楼板较薄，楼板配筋较小，拆除时需要对建筑结构成品进行保护。

2）拆除工程工期要求较紧，栈桥下支撑梁吊装困难，受起重质量限制，混凝土分块小，切割量大，为了加快施工进度，需要投入大量切割机械及多点同时吊运。

3）本工程核心筒、人防出入口、汽车坡道处叉车无法行至支撑正下方，使支撑切割后无法使用叉车直接将支撑铲运至吊装点。

4）本拆除区域地处市区黄金地段，扬尘污染防治管理要求较高，要认真做好扬尘污染保护工作。

5）由于支撑梁密集且上下重叠，基坑面积较大，支撑结构复杂，给支撑梁的吊装带来很大困难，为保证吊装过程的安全，必须做到万无一失。

6）施工中需脚手架及支撑排架施工、切割施工、吊装施工，工种较多。脚手架和支撑排架的及时搭设可确保切割的顺利进行，支撑的顺利切割吊装可确保围檩的顺利切割。各个工种之间密切配合方可确保支撑和围檩的顺利拆除，这对拆除施工的组织安排、安全管理、协调等工作要求较高。

7）本工程施工场地狭小，无法满足正常施工需求，施工使用的机具、钢管支架及脚手架、钢板、槽钢等在切割每一道钢筋混凝土支撑后都必须撤离施工场地。

针对以上难点，经过方案反复对比、研究讨论，本工程支撑、栈桥拆除采用低噪声、低粉尘的线切割技术。根据施工流程要求，地下室大底板完成后，拆除第3道支撑；地下3层结构完成后，拆除第2道支撑；地下2层结构完成后，拆除第1道支撑及施工栈桥。使用10台钻石链条锯（SK-SD线据机）及30台排孔切割机同时展开工作。

为使支撑拆除与结构施工能分区域流水施工，第1道支撑拆除时考虑到交通需要，先拆除支撑部位，后拆除栈桥部位，栈桥部位配合地下1层施工，首先拆除主楼及裙房部位，第2、3道支撑拆除根据后浇带分6大块（图7），拆除顺序为1→6。

图6 土方分区开挖平面示意

图7 第2、3道支撑拆除分区示意

支撑排架搭设采用φ48 mm×3.5 mm钢管组合搭设到支撑梁底，排架纵向和横向间距500 mm，两侧设连续剪刀撑，按切割拆除的施工工艺分区、分块拆除支撑。每一段支撑梁通过切割分为3～6块，支撑混凝土的质量一般控制在3 t以内，切割前应计算好尺寸，用油漆画出切割边线。每一块混凝土必须先由叉车从支撑下转移出来后方可起吊，禁止斜向起吊，吊出基坑直接装车后运出现场，再行粉碎处理。

6 结语

目前场地已施工至上部结构施工阶段，通过观测数据来看，我们可以得出如下结论[5-11]：

1）坑底加固改用高压旋喷桩加固，有效避免了原设计方案所带来的困难，坑边高压旋喷桩加固则由跳打的方式改为裙边封闭加固，根据基坑变形监测数据得出，基坑变形得到了有效控制。

2）根据在降压井优化设置后的抽水试验所得出的结果分析，开启3口降压井，邻近最深落深坑区域观测井水位埋深为10.25～10.63 m，考虑到井口落低地面约1.3 m，仅开启了3口试验井，YG3的水位降深已达4.0 m，开启5口降压井后，YG3的水位可以满足最深落深区设计要求的水位降深。这表明降压井位置、数量和深度的优化是合理的。

3）合理安排支撑栈桥施工及土方开挖流程，尽最大可能地保证了临近黄浦江深基坑的施工安全。

4）支撑栈桥的拆除采用静音线切割技术，低噪声、低粉尘，极大地响应了绿色施工，相比传统的拆除方式，还缩短了工期、降低了施工成本。